Запоминание и воспроизведение последовательности движений младшими школьниками и подростками: возрастные особенности допускаемых ошибок

Корнеев Алексей Андреевич Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Ломакин Дмитрий Игоревич Институт возрастной физиологии РАО

Способность сохранять и воспроизводить серийную информацию является основой многих повседневных действий человека. Это обусловлено тем, что значительная часть получаемой и запоминаемой нами информации имеет серийную структуру. Примерами серийных последовательностей могут служить речь, письмо, многие спортивные движения и т.п. Последовательности могут быть знакомыми, храниться и извлекаться при необходимости. Отдельный интерес представляет собой запоминание, удержание и воспроизведение незнакомой, новой для человека серийной информации. Например, как человек запоминает и воспроизводит новый графический символ или новую последовательность движений при обучении танцам, боевым искусствам и пр.?

В ситуации восприятия информации о новой последовательности формируется ее репрезентация, которая затем удерживается в рабочей памяти. Такая репрезентация при необходимости является основой воспроизведения последовательности, причем, ее строение является предметом исследований и обсуждений (Hurlstone, Hitch, Baddeley, 2014; Hurlstone, Hitch, 2015). В рамках данной работы мы предприняли попытку проанализировать особенности сохранения и воспроизведения двигательных последовательностей, заданных зрительным образцом, детьми младшего школьного возраста и подростками, и таким образом оценить особенности репрезентаций, сохраняющихся в рабочей памяти на различных этапах ее развития.

Репрезентация последовательности движений строится на основе сенсорной информации, которая может быть представлена в разной форме. Свойства исходной информации могут по-разному сказываться на точности и полноте репрезентации, что, в свою очередь, может проявиться как в качественных, так и во временных характеристиках воспроизведения запомненной серии. В частности, в современных работах обсуждаются особенности строения репрезентации в зависимости от модальности исходной информации: вербальной, зрительной или пространственной (Ginsburg et al., 2017; Soemer, Saito, 2016; Constantinidis, 2016; Hurlstone, Hitch, Baddeley, 2014). Высказываются предположения о наличии специфических видов репрезентации, построенных на основании различных типов сенсорной информации. При этом исследователи получают данные как в пользу (Gruber & von Cramon, 2001; Alloway, Gathercole, Pickering, 2006, Nee & D’Esposito, 2016), так и против (Vergara et al., 2016) наличия специфических форм репрезентаций, зависящих от типа сохраняемой информации (Camos, 2017).

Помимо модальности, важным является различение формы предъявления информации: статической или динамической. Например, последовательность движений может быть представлена в виде статического рисунка (схема движения) или в виде динамического образа. Экспериментальные исследования показывают, что удерживаемая в рабочей памяти зрительная информация может храниться в разной форме в зависимости от того, является ли она статической или динамической. Так, на основании анализа запоминания и воспроизведения зрительно-пространственной информации детьми разных возрастов делается вывод о хранении динамической и статической информации в разных субсистемах зрительно-пространственной рабочей памяти. Например, при исследовании запоминания зрительно-пространственной памяти у детей 7–10 лет показано, что они запоминают статическую информацию лучше динамической, причем, это происходит в задачах разного типа (кубики Корси и запоминание лабиринтов, Pickering et al., 2001). В работе делается вывод, что за удержание статической и динамической информации в рабочей зрительно-пространственной памяти отвечают разные субкомпоненты. В пользу различения двух типов информации, с точки зрения механизмов ее запоминания и удержания в рабочей памяти, говорят также данные нейрофизиологических исследований. При построении внутренней репрезентации на основе статической информации, как это имеет место, например, при письме (Wing, 2000), модально-неспецифическая пространственная информация сохраняется в задней теменной коре PPC (Lehnert & Zimmer, 2008). Согласно данным, полученным на приматах (Bisley & Pasternak, 2000; Pasternak & Zaksas, 2003) при рассмотрении динамической зрительной информации в системе рабочей памяти участвуют чувствительные к движению нейроны экстростриарных зрительных областей MT/MST. При этом ответы нейронов зоны MST не зависят от направления движения глаз и, следовательно, от положения изображения объекта на сетчатке (Inaba et al., 2007). Обнаруженная в других исследованиях интерференция текущей оценки направления движения и следа памяти движения другого направления говорит в пользу наличия в мозговой системе рабочей памяти сенсорных областей, чувствительных к направлению движения (Kang et al., 2011).

Пониманию того, как формируются репрезентации такого рода информации в рабочей памяти, может способствовать исследование возрастных особенностей запоминания и воспроизведения последовательностей. В частности, можно проследить, насколько улучшается качество репрезентации при переходе от детского к подростковому возрасту. Исследования показывают, что, в целом, возможности рабочей памяти (в первую очередь, объем) в подростковом возрасте увеличиваются (Gathercole et al., 2004). В то же время, рабочая память подростков еще не достигает уровня развития, наблюдающегося у взрослых. В недавней работе (Isbell et al., 2015) показано, что объем зрительной рабочей памяти у представителей трех возрастных групп (13, 16 лет и 21 год) различается. В этом возрастном диапазоне функции рабочей памяти продолжают развиваться, что связывается с созреванием обеспечивающих их мозговых структур. К подростковому возрасту происходит созревание принимающих важное участие в функционировании рабочей памяти мозговых структур, прежде всего, лобных (Conklin et al., 2007). Это может приводить к улучшению качества репрезентации и снижению числа допускаемых ошибок. Существуют различные данные о сопоставимости результатов выполнения тестов на рабочую память у подростков и взрослых. Так, показано, что в 12 лет у испытуемых наблюдается менее успешное, по сравнению со взрослыми, выполнение заданий, направленных на оценку состояния управляющих функций (executive functions), которые являются важным компонентом рабочей памяти (Welsh, Pennington, Groisser, 1991). Это согласуется с данными другого исследования, в котором показано отставание детей 12 лет от взрослых по объему зрительной памяти (Luciana & Nelson, 2002). В другом исследовании (Spronk, Vogel, Jonkman, 2012) показано, что эффективность решения задач, оценивающих возможности зрительно-пространственной памяти (задачи на обнаружение изменений), у подростков ниже, чем у взрослых, причем, прежде всего, это проявляется в ситуации зашумления стимульного материала, введения дистракторов и увеличения количества стимулов.

Согласно результатам работы Luciana и коллег (2005), посвященной развитию рабочей памяти у подростков, в задаче на воспроизведение положении объекта в пространстве (Spatial delay response) при немедленном ответе точность у детей и подростков равна, что говорит о примерно равных возможностях немедленного копирования. При задержанном ответе у детей точность падает намного больше, чем у подростков, что свидетельствует об их худшей способности сохранять и удерживать зрительно-пространственную информацию. В той же работе показано, что количество упрощений последовательности при воспроизведении серии из 6 элементов у детей в три раза выше, чем у подростков, при этом результаты взрослых незначительно отличаются от результатов подростков, что может говорить о большем объеме рабочей памяти у подростков, по сравнению с детьми.

Таким образом, состояние функций рабочей памяти в подростковом возрасте отличается как от рабочей памяти детей младшего возраста, так и от возможностей взрослого человека. Объем рабочей памяти в подростковом возрасте приближается к показателям, характерным для взрослых испытуемых, в то время как точность сохраняемой информации, особенно при большой нагрузке, еще не достигает сопоставимого со взрослыми уровня.

Исследование отсроченного моторного воспроизведения более или менее сложных последовательностей по зрительно заданному образцу позволяет оценить объем рабочей памяти и точность репрезентаций. Одним из инструментов такой оценки может служить анализ характера ошибок, допускаемых испытуемыми при воспроизведении. В работах, использующих задачи на запоминание и воспроизведение зрительно-пространственных конфигураций (серий элементов), как правило, рассматривается общее число правильно и неправильно выполненных проб, но практически не обсуждаются типы допускаемых ошибок, их соотношение и возможные причины.

По нашему мнению, можно предположить, что возрастные изменения объема и возможностей рабочей памяти могут отражаться на общей способности запоминать более или менее сложную серию элементов. При превышении возможностей рабочей памяти будут появляться ошибки, при которых испытуемый не способен воспроизвести серию и искажает последовательность вплоть до полной невозможности ее воспроизведения.

С другой стороны, сниженная четкость репрезентации может проявляться в менее грубых нарушениях, таких как упрощение (пропуск элементов) или усложнение (добавление лишних элементов) серийной последовательности. Такие ошибки могут быть связаны с трудностями перекодирования не достаточно четкой репрезентации в моторную форму. Этому соответствует ряд работ, в которых указывается, что ошибки по типу добавления лишних элементов связаны с ошибками в манипуляции доступной репрезентацией и вызваны слабостью центрального управляющего компонента рабочей памяти (Passolunghi & Siegel, 2001).

При двигательном воспроизведении последовательности может проявляться еще один вид ошибок – это нарушение пропорций фигуры при сохранении общей конфигурации последовательности. Такого типа ошибки выделяются при оценке нейропсихологических проб (Ахутина и др., 2016) и называются дизметриями. Они в большей степени могут быть вызваны не слабостью или неточностью репрезентации фигуры в рабочей памяти, а особенностями зрительно-моторных координаций при реализации последовательности.

В наших предыдущих исследованиях проводился сравнительный анализ воспроизведения последовательностей разной длины, предъявляемых в виде статического рисунка и динамического объекта, детьми 9–11 лет и взрослыми (Антонова и др., 2015). Анализ показал, что точность воспроизведения последовательности падает с увеличением ее длины, и что большее число ошибок наблюдается при предъявлении траектории в виде динамического объекта. Важно подчеркнуть, что эффекты длины последовательности и способа ее предъявления достаточно отчетливы в детском возрасте и практически отсутствуют у взрослых. Это отчасти обусловлено тем, что взрослые испытуемые делают очень мало ошибок.

В рамках данной работы мы предпринимаем попытку проследить особенности изменения качества запоминания и воспроизведения у подростков (14 лет), по сравнению с детьми младшего школьного возраста (9–11 лет). На основании анализа литературы и предшествующих исследований можно сформулировать следующие гипотезы:

1. У ребят подросткового возраста точность репрезентации последовательности в рабочей памяти будет выше, чем у детей 9–11 лет, что выразится в меньшем количестве ошибок.

2. Точность репрезентации будет различаться, в зависимости от сложности последовательности и способа ее предъявления, в обеих возрастных группах, однако в группе подростков эти эффекты будут выражены слабее.

3. Число ошибок разного типа будет по-разному изменяться в зависимости от возраста испытуемых. В группе подростков меньшее число ошибок может быть связано с общим улучшением качества репрезентации, а также с созреванием управляющих функций, что может приводить к улучшению моторного воспроизведения последовательности.

Описание исследования

Испытуемые. В эксперименте приняли участие две группы испытуемых: младшие школьники предподросткового возраста – 32 человека, средний возраст 10.4±0.75 лет и подростки – 25 человек, средний возраст 14.6±0.3 лет. Все испытуемые правши, без диагностированных неврологических отклонений, с нормальным или скорректированным зрением. Ведущая рука определялась по критерию письма.

Экспериментальная задача. Испытуемого просили запоминать последовательно предъявляемые на дисплее плоские траектории разной сложности и по императивному сигналу максимально быстро воспроизводить их на графическом планшете.

Стимульный материал. Траектории представляли собой незамкнутые ломаные линии, состоящие из горизонтальных и вертикальных отрезков стандартной (2 см), удвоенной или утроенной стандартной длины и допускающие не более одного самопересечения. Примеры траекторий приведены на рис. 1А. Использовались три набора траекторий, различающихся количеством элементов (N = 4, 5, 6), по 16 различных траекторий в каждом (всего 48 траекторий). Траектории предъявлялись на экране монитора компьютера, белые на черном фоне в центре экрана. Их видимый размер был не больше 7.5 угловых градусов. Стимулы предъявлялись в двух режимах: статическом (режим S – на экране появлялась вся траектория целиком в виде статического изображения) и динамическом (режим D – с помощью небольшого движущегося курсора, который следовал по невидимой траектории). Примеры – на рис. 1Б. Общее время предъявления одного стимула в обоих режимах составляло 3 секунды.

Рис. 1. Стимульный материал и схема экспериментальной пробы. А – примеры траекторий разной длины. Б – два режим предъявления: статический слева и динамический справа. В – временное расписание экспериментальной пробы.

Аппаратура. Стимулы предъявлялись на дисплее с диагональю 40 см и частотой кадровой развертки 60 Гц. Двигательные ответы испытуемых регистрировались на графическом планшете Wacom Intuos3 формата A5 (частота – 100 Гц, пространственное разрешение – 200 линий на 1 мм, чувствительность к давлению пера на поверхность планшета 1024 градации) с помощью специально написанной программы, которая позволяла регистрировать горизонтальную и вертикальную координаты кончика электронного пера, а также силу давления. Управление экспериментом, предъявление стимулов и регистрация ответов испытуемых осуществлялась с помощью специально созданного программного обеспечения (на базе пакета Matlab).

Процедура эксперимента. Испытуемый сидел перед экраном монитора, на расстоянии около 70 см. Перед ним на столе лежал графический планшет, на котором он должен был воспроизводить запомненные траектории.

Каждая проба начиналась с предъявления в центре экрана фиксационной точки на 1000 мс (период ожидания). Затем в течение заданного времени (3000 мс) предъявлялась траектория. После задержки (периода удержания в рабочей памяти), составлявшей 1000 мс, подавался короткий звуковой императивный сигнал (go signal), по которому испытуемый начинал выполнение серии движений. Структура пробы показана на рис. 1Б. Запись координат начиналась синхронно с началом предъявления траектории и завершалась экспериментатором по окончании воспроизведения траектории испытуемым. Для дальнейшего анализа использовались горизонтальная x(t) и вертикальная y(t) координаты кончика электромагнитного пера, а также давление p(t), оказываемое им на рабочую поверхность планшета.

Стимульный материал предъявлялся в двух различных режимах. В режиме S вся траектория мгновенно появлялась на экране и оставалась на нем в течение всего времени экспозиции T = 3000 мс. В режиме D испытуемому предъявлялся курсор (маленький квадрат размером 3×3 мм), который двигался вдоль невидимой траектории в течение приблизительно 3 с. Движение курсора вдоль сегмента траектории имитировало типичное движение руки человека из точки в точку и характеризовалось колоколообразным профилем мгновенной скорости.

В эксперименте использовался внутри индивидуальный дизайн (2×3), в котором варьируемыми факторами служили режим предъявления (S и D) и число сегментов N (4, 5 и 6) траектории. Сессия эксперимента состояла из двух блоков по 48 проб, в каждом из которых использовался только один режим предъявления. В каждом блоке предъявлялось по 16 различных траекторий каждого уровня сложности. Все испытуемые выполняли два блока в одном и том же фиксированном порядке: сначала блок, где использовался режим S, а затем блок с режимом D.

В качестве стартового положения использовалась фиксированная точка в центре планшета (соответственно, давление было ненулевым). Испытуемых просили начинать воспроизведение запомненной траектории как можно быстрее после императивного сигнала и выполнять движение, не исправляя ошибок, если они были допущены. Особо подчеркивалось, что, даже если испытуемый не уверен, правильно ли он запомнил траекторию, он, тем не менее, должен воспроизвести ее так, как запомнил.

Анализ полученных результатов может проводиться по двум направлениям. Во-первых, это анализ временных параметров ответов испытуемых (время реакции, время и скорость движений, количество и продолжительность пауз при выполнении последовательности движений). Подобный анализ проводился в ряде работ (Корнеев, Курганский, 2012; Антонова и др., 2015). С другой стороны, не менее важным является исследование ошибок, допускаемых испытуемыми, частота их появления в разных условиях и возрастах, а также возможные разновидности. В рамках данной работы мы провели анализ ошибок нескольких типов:

1. Искажение траектории – ошибки, связанные со значительным отклонением воспроизведенной траектории от образца вплоть до полной неузнаваемости, касающиеся как метрики, так и топологических характеристик траектории.

2. Ошибки, связанные с точностью репрезентации: упрощения (пропуск элементов траектории, одного или, редко, двух) и усложнения траектории (добавления лишних элементов траектории при общем правильном ее воспроизведении).

3. Грубые нарушения пропорции фигуры (дизметрии), связанные в большей степени со зрительно-моторными координациями при реализации последовательности движений.

Примеры ошибок приведены на рис. 2.

Рис. 2. Примеры ошибок воспроизведения траекторий. Верхний ряд – образцы траектории, нижний ряд – ответы испытуемых. Представлены четыре типа ошибок (слева направо): грубое искажение, усложнение, упрощение и нарушение пропорций (дизметрия).

Мы предполагаем, что первый тип ошибок может быть связан с невозможностью построить или удержать внутреннюю репрезентацию предъявляемого стимула. Ошибки по типу усложнения или упрощения траектории могут быть связаны со слабостью управляющих функций. Наконец, ошибки нарушения пропорций при сохранении общей конфигурации траектории могут быть обусловлены особенностями зрительно-моторной координации движений.

Представляется интересным, насколько часто ошибки разного типа встречаются в зависимости от типа предъявления стимула, его сложности, и как эти показатели меняются с возрастом.

Результаты

Общее число ошибок всех четырех типов, допускаемых детьми разных возрастов при воспроизведении траекторий различной сложности, предъявляемых в разных режимах, представлено на рисунке 3.

Рис. 3. Общее число ошибок всех четырех типов, допускаемых детьми разных возрастов при воспроизведении траекторий различной сложности, предъявляемых в разных режимах.

Дисперсионный анализ с двумя внутригрупповыми факторами РЕЖИМ (два уровня: статический и динамический) и СЛОЖНОСТЬ (3 уровня: 4, 5 и 6 элементов) и одним межгрупповым фактором ВОЗРАСТ (2 уровня) показал следующие значимые эффекты:

• влияние фактора РЕЖИМ – F(1, 55)= 60.306, (p<0.001, η_p² = 0.523), в режиме S испытуемые допускают меньше ошибок, чем в режиме D;

• влияние фактора СЛОЖНОСТЬ – F(2, 110)= 13.702, (p<0.001, η_p² = 0.199), по мере усложнения траекторий количество ошибок растет;

• влияние взаимодействия факторов РЕЖИМ и ВОЗРАСТ – F(1, 55)= 6.064, (p=0.017, η_p² = 0.099), возрастные различия заметны при динамическом предъявлении стимула и практически отсутствуют в статическом режиме;

• влияние взаимодействия факторов СЛОЖНОСТЬ и РЕЖИМ – F(2, 110)= 15.592, (p<0.001, η_p² = 0.221), в режиме S количество ошибок по мере усложнения траектории меняется незначительно, в то время как в режиме D – отчетливо увеличивается.

Среднее число грубых нарушений траектории, допускаемых детьми разных возрастов при воспроизведении траекторий различной сложности, предъявляемых в разных режимах, представлено на рисунке 4А. В этом случае дисперсионный анализ показал влияние следующих факторов:

• РЕЖИМ F– (1, 55) = 19.269, (p<0.001, η_p² = 0.259), в режиме S испытуемые допускают больше ошибок, чем в режиме D;

• СЛОЖНОСТЬ – F(2, 110) = 11.814, (p<0.001, η_p² = 0.177), по мере усложнения траекторий количество ошибок растет.

• взаимодействие факторов РЕЖИМ и ВОЗРАСТ – F(1, 55)= 17.754, (p<0.001, η_p² = 0.177), возрастные различия наблюдаются в режиме D и практически отсутствуют в режиме S.

• взаимодействие факторов СЛОЖНОСТЬ и РЕЖИМ – F(2, 110)= 7.487, (p=0.001, η_p² = 0.120), с возрастом влияние сложность фигуры снижается (в основном за счет динамического режима).

• взаимодействие факторов СЛОЖНОСТЬ и РЕЖИМ – F(2, 110)= 13.317, (p=0.001, η_p² < 0.1195), в режиме S количество ошибок по мере усложнения траектории меняется незначительно, в то время как в режиме D отчетливо увеличивается.

Среднее количество ошибок усложнения и упрощения, допускаемых детьми разных возрастов при воспроизведении траекторий различной сложности, предъявляемых в разных режимах, представлены на рисунке 4Б. Дисперсионный анализ числа таких ошибок показал значимое влияние следующих факторов:

• РЕЖИМ – F(1, 55)= 35.964, (p<0.001, η_p² = 0.395), в режиме S испытуемые допускают больше ошибок, чем в режиме D.

• СЛОЖНОСТЬ – F(2, 110)= 8.930, (p<0.001, η_p² = 0.140), по мере усложнения траекторий количество ошибок растет.

• ВОЗРАСТ – F(1, 55) = 4.392, (p = 0.041, η_p² = 0.074), количество ошибок уменьшается с возрастом.

• Значимое взаимодействие факторов СЛОЖНОСТЬ и РЕЖИМ – F(1, 55)= 4.431, (p=0.014, η_p² = 0.075), в режиме S количество ошибок по мере усложнения траектории меняется незначительно, в то время как в режиме D отчетливо увеличивается.

Среднее количество нарушений пропорции элементов, допускаемых детьми разных возрастов при воспроизведении траекторий различной сложности, предъявляемых в разных режимах, представлены на рисунке 4В. Дисперсионный анализ в данном случае показал значимое влияние следующих факторов:

• РЕЖИМ – F(1, 55)= 13.746, (p<0.001, η_p²= 0.200), в режиме S испытуемые допускают меньше ошибок, чем в режиме D.

• СЛОЖНОСТЬ – F(2, 110)= 25.796, (p<0.001, η_p²= 0.319), в целом, можно отметить повышение числа грубых нарушений пропорции при усложнении траектории с 4 до 5 элементов и последующее снижение их числа при воспроизведении траекторий из 6 элементов.

Взаимодействие факторов СЛОЖНОСТЬ и ВОЗРАСТ – F(1, 55)= 10.338, (p<0.001, η_p² = 0.158), у детей младшего школьного возраста число ошибок такого типа снижается по мере усложнения траектории, в то время как у подростков происходит сначала рост (от 4 к 5 элементам), а затем снижение (от 5 к 6 элементам) числа нарушений пропорции элементов траектории.

Рис. 4. Средние значения ошибок разного типа, допускаемых детьми разных возрастов при воспроизведении траекторий различной сложности, предъявляемых в разных режимах. А – грубые нарушения траектории; Б – усложнения и упрощения траектории; В – нарушение пропорций элементов фигуры.

Обсуждение результатов

Полученные в группе подростков данные о влиянии сложности последовательности и способа ее предъявления согласуются с полученными в предыдущих исследованиях результатами – по мере роста длины последовательности количество допускаемых ошибок растет, причем, в первую очередь, за счет неправильного воспроизведения траекторий, предъявленных в динамическом режиме. Обнаруженная тенденция к снижению эффекта длины в статическом режиме с возрастом (Антонова и др., 2015) нашла свое подтверждение в новых данных.

Проведенный анализ ошибок, допускаемых испытуемыми разных возрастов, показал, что, в целом, от предподросткового к подростковому возрасту число ошибок меняется незначительно (p=0.1). Это в основном обусловлено сходными результатами, полученными в режиме статистического предъявления траектории. В динамическом режиме число ошибок у подростков заметно меньше, чем у детей 9–11 лет. Дополнительный дисперсионный анализ, в который были включены только ошибки, допущенные в режиме D, показал значимое влияние фактора возраста – F(1, 55)=4.701, (p=0.034, η_p²=0.079). Также дополнительное попарное сравнение показывает, что наиболее отчетливые отличия наблюдаются при воспроизведении наиболее простых траекторий в динамическом режиме (p=0.036 с поправкой Бонферрони). Подростки воспроизводят простые траектория значительно лучше, чем дети младшего школьного возраста. По мере усложнения траекторий количество ошибок в обеих группах растет, причем, это характерно только для динамического режима. По всей видимости, на фоне общего роста возможностей запоминания и точного воспроизведения траектории, заданной динамическим образцом, у подростков еще недостаточно сформированы механизмы запоминания такой информации при увеличении ее объема. Это согласуется с данными о запоминании последовательности зрительно-пространственных элементов разной длины в работе Luciana и его коллег (Luciana et al., 2005). В ней показано, что при пространственном поиске (spatial self-ordered search) подростки достаточно хорошо удерживают последовательности из 3–4 элементов и начинают ошибаться при поиске среди 6–8 элементов. Можно также отметить, что на выборке взрослых испытуемых в динамическом режиме было обнаружено отсутствие ошибок при воспроизведении простых траекторий и небольшое число ошибок в самых сложных траекториях, состоящих из 6 элементов (Антонова и др., 2015).

При анализе отдельных типов ошибок выявлены разные возрастные различия. Так, число грубых искажений траекторий субзначимо уменьшается с возрастом (p=0.095). Как было указано выше, такие ошибки могут быть вызваны неправильной репрезентацией последовательности, когда испытуемый оказывается неспособным запомнить и удержать информацию. Интересно, что в отношении этого типа ошибок эффект длины и способа предъявления последовательности, выраженный у детей 9–11 лет, практически отсутствует у подростков. Это позволяет предположить, что общее качество репрезентации у них лучше в основном за счет лучшего удержания и воспроизведения более сложных объектов. Также можно отметить, что именно число грубых искажений у подростков не отличается при динамическом и статическом режимах, что свидетельствует в пользу того, что дети данного возраста в большей степени оказываются способны сформировать и удержать репрезентацию последовательности вне зависимости от типа исходной информации.

Число ошибок усложнения и упрощения, которые могут быть связаны с трудностями перешифровки зрительно-пространственной информации в моторную форму, в отличие от остальных показателей, значимо уменьшается с возрастом. При этом у подростков, по сравнению с детьми предподросткового возраста, их число наиболее заметно снижается в простых траекториях в динамическом режиме. Это сможет быть связано с развитием управляющих функций в подростковом возрасте. Важно подчеркнуть, что подростки демонстрируют наиболее заметное отличие от младшей группы при воспроизведении самых простых траекторий в динамическом режиме (p=0.032 по результатам попарного сравнения с оправкой Бонферрони). Если предположить, что при динамическом предъявлении последовательности формируется менее четкая репрезентация, то у подростков этот недостаток точности практически не проявляется в простых последовательностях, но приводит ко все большему числу ошибок, связанных с упрощением или усложнением фигуры по мере удлинения последовательности. Это может говорить о том, что ресурсы управляющих функций у них все же ограничены и недостаток четкости репрезентации приводит к росту числа ошибок моторной реализации последовательности из 5–6 элементов. Удержание состава последовательности требует кроссмодальной координации между зрительным усвоением и моторной реализацией с одной стороны и временной координации с другой стороны (Saults & Cowan, 2007). Именно такую функцию приписывают блоку управляющего контроля (executive control) в системе рабочей памяти – удержание целостной программы реализации последовательности. Согласно нашим данным, этот блок у подростков в целом развит лучше, чем у детей младшего возраста, однако обнаруживает слабость при усложнении задачи.

Ошибки нарушения пропорций не меняются с возрастом, в траекториях средней сложности их число даже выше в старшей группе испытуемых. Таким образом, можно говорить о том, что зрительно-моторные координации у детей и подростков при выполнении такого рода задач отличаются незначительно. На фоне общего улучшения качества и точности репрезентаций подростки не демонстрируют заметного преимущества в точности движений при воспроизведении последовательности. Интересно, что у детей младшего возраста ошибки дизметрии встречаются наиболее часто в простых траекториях, а по мере их усложнения – уменьшаются. Возможное объяснение такой картины может быть найдено, если связать возникновение этого типа ошибок с формированием репрезентации предъявляемого стимула как целостной конфигурации (фигуры). Имеются данные о том, что число ошибок, связанных с нарушением пропорций элементов, растет при воспроизведении серии движений как целостного объекта (Sekuler, Siddiqui et al., 2003). Можно предположить, что дети, выполняющие серию посегментно, делают таких ошибок меньше. Соответственно, младшие дети более склонны к посегментному выполнения более сложных фигур, поэтому число ошибок этого типа падает с усложнением последовательности. Подростки, в свою очередь, выполняют простые последовательности более «целостно», при этом в самых простых они допускают таких ошибок немного, в траекториях средней сложности начинают допускать больше ошибок такого типа, а при увеличении числа элементов до шести переходят к поэлементному воспроизведению, поэтому число нарушений пропорций снижается (отсюда форма графика 4В слева). Надо заметить, что это предположение, сделанное на основании визуального анализа ошибок, требует дополнительной проверки с помощью анализа временных параметров движений испытуемых при выполнении последовательности.

Таким образом, в целом, можно говорить о том, что у подростков качество воспроизведения последовательности повышается в основном за счет относительно простых задач – запоминания простых траекторий, но предъявляемых в динамической форме. Для детей младшего возраста такая задача оказывается относительно сложной, они допускают больше ошибок, а для подростков при запоминании и воспроизведении относительно простых, трехзвенных траекторий режим предъявления оказывается неважен. Отсюда можно сделать предположение, что специфика репрезентаций, формируемых на основе информации разного типа, с возрастом снижается. У подростков на фоне увеличения объема удерживаемых репрезентаций наблюдается снижение ошибок по типу изменения числа элементов и увеличения числа метрических неточностей. Похожий эффект обратной зависимости объема и точности описан в статье Machizawa и Driver (Machizawa & Driver, 2011).

Заключение

Анализ точности воспроизведения последовательностей разной сложности, заданных зрительным образцом, предъявляемых в статическом и динамическом режимах показал, что подростки, по сравнению с детьми предподросткового возраста, справляются с этой задачей лучше. В основном эти возрастные различия связаны с лучшим запоминанием и воспроизведением информации, заданной динамическим образцом, что выражается в исчезновении эффекта режима предъявления в наиболее грубых ошибках у подростков. При этом наибольшее различие между возрастными группами получено в отношении ошибок упрощения и усложнения последовательности, которые связываются с управляющими функциями. В целом, на основании полученных данных можно говорить о том, что у подростков увеличивается объем удерживаемой в рабочей памяти серийной информации и повышение точности ее репрезентации в более сложной ситуации динамического предъявления. При этом в силу ограниченных способностей подростков, по сравнению со взрослыми, точность воспроизведения (и репрезентации) снижается при усложнении задачи.

Литература:

Ахутина Т.В., Корнеев А.А., Матвеева Е.Ю. и др. Методики исследования функций II блока // Методы нейропсихологического обследования детей 6–9 лет. –осква, 2016. – С. 69–142.

Антонова А.А., Абсатова К.А., Корнеев А.А., Курганский А.В. Отсроченное двигательное воспроизведение незамкнутых полигонов, заданных статическим и динамическим зрительным образцом: сравнение детей 9–11 лет и взрослых // Физиология человека. – 2015. – Т. 41. – №. 2. – С. 38–45.

Корнеев А.А., Курганский А.В. Внутренняя репрезентация серии движений при воспроизведении статического рисунка и траектории движущегося объекта // Журнал высшей нервной деятельности имени И.П. Павлова. – 2013. – Т. 63. – №. 4. – С. 437–450.

Alloway, T.P., Gathercole S.E., & Pickering S.J. (2006) Verbal and visuospatial short‐term and working memory in children: Are they separable? Child development, 77(6), 1698–1716. 10.1111/j.1467-8624.2006.00968.x

Bisley, J.W., & Pasternak T. (2000) The multiple roles of visual cortical areas MT/MST in remembering the direction of visual motion. Cerebral Cortex, 10(11),1053–1065. doi:10.1093/cercor/10.11.1053

Conklin, H.M. et al. (2007) Working memory performance in typically developing children and adolescents: Behavioral evidence of protracted frontal lobe development. Developmental neuropsychology, 31(1), 103–128. doi:10.1207/s15326942dn3101_6

Constantinidis, C.A. (2016) Code for Cross-Modal Working Memory. Neuron, 89(1), 3–5. doi:10.1016/j.neuron.2015.12.033

Gathercolem S.E. et al. (2004) The structure of working memory from 4 to 15 years of age. Developmental psychology, 40(2», 177.

Ginsburg, V. et al. (2017) Coding of serial order in verbal, visual and spatial working memory. Journal of Experimental Psychology: General, 146(5), 632. doi:10.1037/xge0000278

Gruber, O., & von Cramon, D.Y. (2001) Domain-specific distribution of working memory processes along human prefrontal and parietal cortices: a functional magnetic resonance imaging study. Neuroscience Letters, 297(1), 29–32. doi:10.1016/S0304-3940(00)01665-7

Hurlstone, M.J., & Hitch, G.J. (2015) How is the serial order of a spatial sequence represented? Insights from transposition latencies. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition,  41(2), 295. doi:10.1037/a0038223

Hurlstone, M.J., Hitch, G.J., & Baddeley, A.D. (2014) Memory for serial order across domains: An overview of the literature and directions for future research. Psychological bulletin, 140(2), 339. doi:10.1037/a0034221

Inaba, N. et al. (2007) MST neurons code for visual motion in space independent of pursuit eye movements. Journal of Neurophysiology, 97(5), 3473–3483. doi:10.1152/jn.01054.2006

Isbell E. et al. (2015) Visual working memory continues to develop through adolescence. Frontiers in psychology, 6, 696. doi:10.3389/fpsyg.2015.00696

Kang, M.S. et al. (2011) Visual working memory contaminates perception. Psychonomic Bulletin & Review, 18(5), 860–869. doi:10.3758/s13423-011-0126-5

Lehnert, G., & Zimmer, H.D. (2008) Modality and domain specific components in auditory and visual working memory tasks. Cognitive processing, 9(1), 53–61. doi:10.1007/s10339-007-0187-6

Luciana, M., & Nelson, C.A. (2002) Assessment of neuropsychological function through use of the Cambridge Neuropsychological Testing Automated Battery: performance in 4-to 12-year-old children. Developmental neuropsychology, 22(3), 595–624. doi:10.1207/S15326942DN2203_3

Luciana M. et al. (2005) The development of nonverbal working memory and executive control processes in adolescents. Child development, 76(3), 697–712. doi:10.1111/j.1467-8624.2005.00872.x

Machizawa, M.G., & Driver, J. (2011) Principal component analysis of behavioural individual differences suggests that particular aspects of visual working memory may relate to specific aspects of attention. Neuropsychologia, 49(6), 1518–1526. doi:10.1016/j.neuropsychologia.2010.11.032

Nee, D.E., & D’Esposito, M. (2016) The Representational Basis of Working Memory. In: Current Topics in Behavioral Neurosciences. Springer, Berlin, Heidelberg, 1–18. doi:10.1007/7854_2016_456

Passolunghi, M.C., & Siegel, L.S. (2001) Short-term memory, working memory, and inhibitory control in children with difficulties in arithmetic problem solving. Journal of experimental child psychology, 80(1), 44–57. doi:10.1006/jecp.2000.2626

Pasternak, T., & Zaksas, D. (2003) Stimulus specificity and temporal dynamics of working memory for visual motion. Journal of Neurophysiology, 90(4), 2757–2762. doi:10.1152/jn.00422.2003

Pickering, S.J. et al. (2001) Development of memory for pattern and path: Further evidence for the fractionation of visuo-spatial memory. The Quarterly Journal of Experimental Psychology: Section A., 54(2), 397–420. doi:10.1080/713755973

Saults, J.S., & Cowan, N. (2007) A central capacity limit to the simultaneous storage of visual and auditory arrays in working memory. Journal of Experimental Psychology. General, 136(4), 663–684. doi:10.1037/0096-3445.136.4.663

Sekuler, R. et al. (2003) Reproduction of seen actions: stimulus-selective learning. Perception, 32(7), 839–854. doi:10.1068/p5064

Soemer, A., & Saito, S. (2016) Domain-specific processing in short-term serial order memory. Journal of Memory and Language, 88, 1–17. doi:10.1016/j.jml.2015.12.003

Spronk, M., Vogel, E.K., & Jonkman, L.M. (2012) Electrophysiological evidence for immature processing capacity and filtering in visuospatial working memory in adolescents. PLoS One, 7(8), e42262. doi:10.1371/journal.pone.0042262

Camos, V. (2017) Domain-Specific Versus Domain-General Maintenance in Working Memory: Reconciliation Within the Time-Based Resource Sharing Model. Psychology of Learning and Motivation, 67, 135–171. doi:10.1016/bs.plm.2017.03.005

Welsh, M.C., Pennington, B.F., & Groisser, D.B. (1991) A normative‐developmental study of executive function: A window on prefrontal function in children. Developmental neuropsychology, 7(2), 131–149. doi:10.1080/87565649109540483

Wing, A.M. (2000) Motor control: Mechanisms of motor equivalence in handwriting. Current biology, 10(6), R245–R248. doi:10.1016/S0960-9822(00)00375-4